Kapacita
Kondenzátor je zariadenie, ktoré ukladá elektrický náboj na dvoch oddelených vodičoch, ako pár kovových dosiek. Čím väčšie napätie cez neho tlačíš, tým viac náboja sa naskveje — a kapacita ti hovorí presne, koľko náboja dostaneš za každý volt. Väčšie dosky alebo menšia medzera medzi nimi dovoľujú kondenzátoru držať viac náboja pri tom istom napätí.
Vzorec
Q = C · V
- Q — náboj (C): množstvo elektrického náboja uloženého na kondenzátore
- C — kapacita (F): koľko náboja kondenzátor ukladá na každý aplikovaný volt
- V — napätie (V): elektrický dotlač, alebo napäťový rozdiel, cez kondenzátor
Riešený príklad
Kondenzátor s kapacitou 3 farady je pripojený cez batériu 4 volty. Koľko náboja ukladá?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Skontroluj sa
Ten istý kondenzátor 3 farady je teraz pripojený k batérii 6 voltov namiesto toho. Koľko náboja ukladá?
- 24 C
- 2 C
- Správna odpoveď: 18 C
Správne! Q = C × V, takže 3 F × 6 V = 18 C.
Pre deskový kondenzátor, keď zdvojnásobíš plochu dosiek, ale držíš medzeru rovnakú, čo sa stane s kapacitou?
- Správna odpoveď: Zdvojnásobí sa
- Zostane rovnaká
- Prepoloví sa
Presne! C = ε₀A / d, takže zdvojnásobenie plochy dosiek A zdvojnásobuje kapacitu.
Kde to vidíš
Dotyková obrazovka smartfónu je mriežka drobných kondenzátorov: prítomnosť tvojho prsta mení lokálnu kapacitu a telefón číta, ktoré miesto sa zmenilo. Počítačové pamäťové čipy sú miliardy mikroskopických kondenzátorov, každý držiaci náboj pre logický bit — nabitý alebo nie, jedna alebo nula.
Časté chyby
Jadrový zmätok je, čo kapacita je: C je vlastnosť geometrie zariadenia — plocha dosiek a medzera, C = ε₀A / d — nie niečo, čo rastie preto, že si ho viac nabil. Pri pevnej kapacite náboj jednoducho sleduje napätie, Q = C · V: kondenzátor 3 F na batérii 6 V ukladá 18 C, dvakrát toľko, čo ukladá na 3 V. A väčšia medzera oslabuje kondenzátor — dosky musia byť bližšie, nie ďalej, na uloženie viac pri tom istom napätí.
Ako to súvisí
Napätie na kondenzátore existuje, pretože náboj je naskladnený proti Coulombovmu zákonu — ten uložený dotlač je to, čo geometria sily predchádzajúcej lekcie produkuje v hardvéri. Modul obvodov sa s týmto zariadením už stretol: časová konštanta RC τ = R · C je, ako rýchlo sa plní. Ďalej, prúdy odhalia, že robia niečo úplne iné: vytvárajú magnetické polia.